超高速磨削技術在機械制造領域中的應用研究

摘 要：隨著社會不斷發展對機械制造提出的更高要求，超高速磨削技術得到了廣泛的應用，其具備卓越的加工技術優勢，能夠實現各種難磨材料的切削，為我國機械制造業的發展做出了重大的貢獻。文章基于此圍繞超高速磨削技術開展探討，分析高速磨削技術的特點以及優越性，旨在深化超高速磨削技術的認識，并為今后相關工作提供參考建議。

關鍵詞：超高速磨削技術；機械制造；應用

中圖分類號：TG5806 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）6-0040-01

超高速磨削技術是指砂輪線的運行速率不低于150 m/s的磨削技術，相比45 m/s的高速磨削技術具有更優異的磨削效率，但是當前一般的機械生產加工不會超過45 m/s，因此高速磨削技術的應用更為普遍，只有當設計一些特殊的難磨材料時，才會選擇超高速磨削技術。相比外國發達國家，我國的超高速磨削技術起步較晚，因此還不夠成熟，在未來的不斷實踐中應該進一步發揮超高速磨削技術的應用價值。

1 超高速磨削技術的工作原理

超高速磨削技術的基本前提是參數保持固定值，砂輪在運行過程中其速率會不斷加快，從而使磨削粒的數量持續累積，利用磨削粒來實現磨削厚度的控制，除此之外超高速磨削技術還能夠打薄磨屑的厚度，降低單個磨粒的磨削力，在運行當中使整體的磨削力變低。超高速磨削技術的本質是高速度、高水平，相比一般的高速磨削，其產生單個磨屑的時間明顯較少，技術人員應該明了解磨屑的形成時間不同其高應變率也會出現差異，主要體現在：塑性流動環境中磨削溝痕的凸起高度降低，加工工件的表面的變形輕微，工件表面的硬化程度以及剩余應力均下降，磨屑產生時耕犁以及滑擦的間隔變小。根據以上性質可以得出結論：超高速磨削技術使磨粒運行速率變高、應變率滯后于溫度，同時進給效率上升，能夠實現跨域的易燒板塊，拓寬了磨削技術的參數變化范疇。

2 超高速磨削技術的價值體現

第一，超高速磨削技術能夠顯著提高磨削效率。在一定的時間內，超高速磨削技術能夠產生更多的磨粒，當磨粒的厚度與常規磨屑厚度相同，便可以實現較高的磨粒進給量，是磨屑的磨除部分在有限時間內增多，這樣就提高了磨削的效率，能夠避免使用過多的設備。

第二，提高工件的精密度。如果磨粒進給量穩定在固定數值時，應用超高速磨削技術能夠切薄磨屑的厚底，這就是使工件的精密度得到了保障，當磨屑速度高于180 m/s時，超高速會使得磨削的性質發生改變，即轉化為液態，從而降低了磨削力。

第三，使砂輪的使用壽命延長。如果磨粒在一定時間內承受的負荷越大，那么其使用時間就越短，而超高速磨削技術下的磨粒承受較低的負荷，因此每個磨粒的使用時間得以延長。當工件切除概率基礎基本一致，超高速磨削相比一般磨削技術的砂輪會延長8倍左右的使用壽命，并且速度上升至200 m/s。

第四，保障工件表面的光潔度。由于超高速磨削技術的運行速率快，能夠避免慢速帶來的工件表面粗糙，使得工件的表面更加光潔、精致，正是因為磨削速度越快，工件表面的質量才會得到保障。

第五，由于超高速磨削技術的磨削速度快，能夠快速實現特殊硬脆材料的磨削。磨削的厚度越低就能夠使工件的磨削部位處于流動狀態，這對于硬脆材料是十分關鍵的，只有這樣才能實現玻璃以及陶瓷等材料的磨削，即以塑性變形的方式實現硬脆材料的表面精度。除此之外超高速磨削技術能夠防止熱溝區的影響，從而避免工件出現高溫燒傷的情況，并以工件的殘余應力來提高工件的抗疲勞能力。

3 超高速磨削技術的具體應用

超高速磨削技術在機械制造中的應用主要體現在高效率的深磨、難磨材料的磨削、精密磨削等方面，并且其具有綠色化屬性。

首先，高效深磨技術的磨屑速率超過120 m/s時，相比常規磨屑技術的磨除率提高了100～1 000倍，正因為如此，高效深磨技術在實現高水平的磨削率的同時，能夠產生與常規磨屑技術類似的表面粗糙程度，實現了緩進給技術的融合，其加工方式有明顯的差別，首先融合磨、車、銑等加工流程實現機械精加工，最終獲得常規磨削的工件表面粗糙度，并且獲得一般磨削技術更加的磨除率。

其次，提高砂輪的運轉速度能夠控制工件表面凸峰和塑性，由此來控制工件表面的精密度。這點在日本發展更為全面，日本相比磨削效率，更加注重工件的表面精密度，例如豐田汽車采用CNC磨削，以高水平軸承實現汽車工件的柔性加工。當然精密磨削技術需要依靠精密度較高的模具，并且保證生產空間的干凈，切深為亞米級別從而得到精度的亞米級。

然后，難磨材料指材料本身具備磨屑易粘、加工過程硬化、導熱值低、硬度高等特質，這些特點使得材料在磨削時的質量保證具有更高難度，常規磨削技術難以實現，如果出現工件燒傷、砂輪損壞、工件裂痕、磨削效率低等問題，均無法保證工件加工質量。難磨材料的根本性質在于磨削過程中容易出現較強的、難以控制的化學反應，當磨削溫度與化學材料的親和度呈正比，而超高速磨削技術能夠有效降低磨屑厚度，因此能夠實現對難磨材料的磨削。

最后，高速磨削技術具備環保性。主要是因為：超高速磨削技術的磨削時間短，有效抑制過多的能源消耗；延長砂輪的使用壽命，避免設備更換帶來的損失；超高速磨削技術生產效率高，減少了對人員、設備的依附力，從而降低生產企業在此部分的人力、物力投入；超高速磨削技術能夠及時排解工件的表層溫度，從而降低冷卻液的使用，間接的節約了生產成本。

4 結 語

綜上所述，超高速磨削技術具有眾多的優點，將其應用在機械制造中不僅可以實現企業的經濟效益，還能實現社會效益。我國在此方面的研究盡管取得了一定的進步，但是相對發達國家還存在差距，這需要技術人員不斷開拓創新，以節能環保為基本前提，不斷實現超高速磨削技術更大的使用價值。

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